我严重怀疑 C# 或 .NET JIT 编译器是否执行任何有用的优化,更不用说它们是否真的与 C++ 编译器中最基本的竞争。
考虑一下这个极其简单的程序,我很方便地把它做成在 C++ 和 C# 中都有效:
#if __cplusplus
#else
static class Program
{
#endif
static void Rem()
{
for (int i = 0; i < 1 << 30; i++) ;
}
#if __cplusplus
int main()
#else
static void Main()
#endif
{
for (int i = 0; i < 1 << 30; i++)
Rem();
}
#if __cplusplus
#else
}
#endif
当我在最新版本的 C# (VS 2013) 中以 Release模式编译和运行它时,它不会在任何合理的时间内终止。
编辑:这是另一个例子:
static class Program
{
private static void Test2() { }
private static void Test1()
{
#if TEST
Test2(); Test2(); Test2(); Test2(); Test2(); Test2(); Test2(); Test2();
Test2(); Test2(); Test2(); Test2(); Test2(); Test2(); Test2(); Test2();
Test2(); Test2(); Test2(); Test2(); Test2(); Test2(); Test2(); Test2();
Test2(); Test2(); Test2(); Test2(); Test2(); Test2(); Test2(); Test2();
Test2(); Test2(); Test2(); Test2(); Test2(); Test2(); Test2(); Test2();
Test2(); Test2(); Test2(); Test2(); Test2(); Test2(); Test2(); Test2();
Test2(); Test2(); Test2(); Test2(); Test2(); Test2(); Test2(); Test2();
#else
Test2();
#endif
}
static void Main()
{
for (int i = 0; i < 0x7FFFFFFF; i++)
Test1();
}
}
当我运行这个时,如果 TEST
被定义,它需要 很多 更长的时间,即使一切都是空操作和 Test2
应该内联。
即使是最古老的 C++ 编译器我也能掌握,但是,优化一切,让程序立即返回。
是什么阻止了 .NET JIT 优化器进行如此简单的优化?为什么?
最佳答案
.NET JIT 是一个糟糕的编译器,这是事实。幸运的是,一个新的 JIT (RyuJIT) 和一个似乎基于 VC 编译器的 NGEN 正在开发中(我相信这是 Windows Phone cloud compiler 使用的)。
虽然它是一个非常简单的编译器,但它确实内联小函数并在一定程度上消除了无副作用的循环。这一切都不好,但它确实发生了。
在我们进入详细调查结果之前,请注意 x86 和 x64 JIT 是不同的代码库,执行方式不同并且存在不同的错误。
测试 1:
您在 32 位模式下以 Release模式运行程序。我可以在 .NET 4.5 上以 32 位模式重现您的发现。是的,这很尴尬。
但在 64 位模式下,第一个示例中的 Rem
是内联的,并且两个嵌套循环的最内层被移除:
我已经标记了三个循环指令。外环还在。我认为这在实践中并不重要,因为您很少有两个嵌套的死循环。
注意,循环展开了 4 次,然后展开的迭代被折叠成一个迭代(展开产生 i += 1; i+= 1; i+= 1; i+= 1;
并被折叠为 i += 4;
)。当然,可以优化整个循环,但 JIT 确实执行了实践中最重要的事情:展开循环和简化代码。
我还在 Main
中添加了以下内容,以便于调试:
Console.WriteLine(IntPtr.Size); //verify bitness
Debugger.Break(); //attach debugger
测试 2:
我无法在 32 位或 64 位模式下完全重现您的发现。在所有情况下,Test2
都内联到 Test1
中,使其成为一个非常简单的函数:
Main
在循环中调用 Test1
因为 Test1
太大而无法内联(因为非简化的大小很重要,因为方法是 JIT'单独编辑)。
如果在 Test1
中只有一个 Test2
调用,那么这两个函数都足够小,可以内联。这使 Main
的 JIT 能够发现在该代码中根本没有做任何事情。
最终答案:我希望我能对正在发生的事情有所了解。在这个过程中,我确实发现了一些重要的优化。 JIT 只是不是很彻底和完整。如果相同的优化只是在第二次相同的传递中执行,那么这里可以简化更多。但是大多数程序只需要一次通过所有的简化器。我同意 JIT 团队在这里所做的选择。
那么,为什么 JIT 如此糟糕?一方面是它必须很快,因为 JITing 对延迟敏感。另一部分是它只是一个原始的JIT,需要更多的投资。
关于C# 与 C++ 的性能——为什么 .NET 不执行最基本的优化(如死代码消除)?,我们在Stack Overflow上找到一个类似的问题: https://stackoverflow.com/questions/20394115/